- 函数的极值与导数的关系
- 共7619题
(2014秋•锦江区校级月考)已知函数f(x)=lnx+,g(x)=x-2m,其中m∈R,e=2.71828…为自然对数的底数.
(Ⅰ)当m=1时,求函数f(x)的极小值;
(Ⅱ)对∀x∈[,1],是否存在m∈(
,1),使得f(x)>g(x)+1成立?若存在,求出m的取值范围;若不存在,请说明理由;
(Ⅲ)设F(x)=f(x)g(x),当m∈(,1)时,若函数F(x)存在a,b,c三个零点,且a<b<c,求证:0<a<
<b<1<c.
正确答案
解:(Ⅰ)m=1时,f(x)=lnx+,x>0;
∴f′(x)=-
=
;
由f′(x)>0,解得x>;由f′(x)<0,解得0<x<
;
∴f(x)在(0,)上单调递减,(
,+∞)上单调递增.
∴f极小值(x)=f()=ln
+1=1-ln2.
( II)令h(x)=f(x)-g(x)-1=lnx+-x+2m-1,x∈[
,1],m∈(
,1),
由题意,h(x)>0对x∈[,1]恒成立,
∵h′(x)=-
-1=
,x∈[
,1],
∵m∈(,1),
∴在二次函数y=-2x2+2x-m中,△=4-8m<0,
∴y=-2x2+2x-m<0恒成立;
∴h′(x)<0对x∈[,1]恒成立,
∴h(x)在[,1]上单减.
∴hmin(x)=h(1)=m-2>0,
即m>.
故存在m∈(,1),使f(x)>g(x)+1对∀x∈[
,1]恒成立.
( III)证明:F(x)=f(x)g(x)=(lnx+)(x-2m),
易知x=2m为函数F(x)的一个零点,
∵m>,
∴2m>1,
因此据题意知,函数F(x)的最大的零点c>1,
下面讨论f(x)lnx+的零点情况,
∵f′(x)=-
=
;
易知函数f(x)在(0,)上单调递减,在(
,+∞)上单调递增.
由题知f(x)必有两个零点,
∴f极小值(x)=f()=ln
+1<0,解得0<m<
,
∴<m<
,即me∈(
,2).
∴f(1)=ln1+=
>0,f(
)=-1+
<0.
又f(e-10)=•e10-10>0.
∴0<e-10<a<<b<1<c.
∴0<a<<b<1<c.
解析
解:(Ⅰ)m=1时,f(x)=lnx+,x>0;
∴f′(x)=-
=
;
由f′(x)>0,解得x>;由f′(x)<0,解得0<x<
;
∴f(x)在(0,)上单调递减,(
,+∞)上单调递增.
∴f极小值(x)=f()=ln
+1=1-ln2.
( II)令h(x)=f(x)-g(x)-1=lnx+-x+2m-1,x∈[
,1],m∈(
,1),
由题意,h(x)>0对x∈[,1]恒成立,
∵h′(x)=-
-1=
,x∈[
,1],
∵m∈(,1),
∴在二次函数y=-2x2+2x-m中,△=4-8m<0,
∴y=-2x2+2x-m<0恒成立;
∴h′(x)<0对x∈[,1]恒成立,
∴h(x)在[,1]上单减.
∴hmin(x)=h(1)=m-2>0,
即m>.
故存在m∈(,1),使f(x)>g(x)+1对∀x∈[
,1]恒成立.
( III)证明:F(x)=f(x)g(x)=(lnx+)(x-2m),
易知x=2m为函数F(x)的一个零点,
∵m>,
∴2m>1,
因此据题意知,函数F(x)的最大的零点c>1,
下面讨论f(x)lnx+的零点情况,
∵f′(x)=-
=
;
易知函数f(x)在(0,)上单调递减,在(
,+∞)上单调递增.
由题知f(x)必有两个零点,
∴f极小值(x)=f()=ln
+1<0,解得0<m<
,
∴<m<
,即me∈(
,2).
∴f(1)=ln1+=
>0,f(
)=-1+
<0.
又f(e-10)=•e10-10>0.
∴0<e-10<a<<b<1<c.
∴0<a<<b<1<c.
已知函数在x=1处取得极值e-1.
(I )求函数f(x)的解析式,并求f(x)的单调区间;
(II)当x>0 时,试证:f(1+x)>f(1-x).
正确答案
解:(Ⅰ)f′(x)=-.
依题意,f(1)=e-1,f′(1)=0,即
解得m=1,n=0.…(4分)
所以f(x)=.
f′(x)=-.
当x∈(-∞,1)时,f′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0.…(6分)
函数f(x)在(-∞,1)单调递增;在(1,+∞)单调递减.
(Ⅱ)设g(x)=f(1+x)-f(1-x)==
.…(8分)
设h(x)=(1+x)e-x-(1-x)ex=-(1-x)ex,
则h′(x)=>0,h(x)在(0,+∞)单调递增,h(x)>h(0)=0,…(10分)
所以g(x)>0,从而f(1+x)>f(1-x).…(12分)
解析
解:(Ⅰ)f′(x)=-.
依题意,f(1)=e-1,f′(1)=0,即
解得m=1,n=0.…(4分)
所以f(x)=.
f′(x)=-.
当x∈(-∞,1)时,f′(x)>0;当x∈(1,+∞)时,f′(x)<0.…(6分)
函数f(x)在(-∞,1)单调递增;在(1,+∞)单调递减.
(Ⅱ)设g(x)=f(1+x)-f(1-x)==
.…(8分)
设h(x)=(1+x)e-x-(1-x)ex=-(1-x)ex,
则h′(x)=>0,h(x)在(0,+∞)单调递增,h(x)>h(0)=0,…(10分)
所以g(x)>0,从而f(1+x)>f(1-x).…(12分)
已知a>0,函数f(x)=x-ax2-lnx.
(1)若f(x)是单调函数,求实数a的取值范围;
(2)若f(x)有两个极值点x1、x2,证明:f(x1)+f(x2)>3-2ln2.
正确答案
解:(1)∵f′(x)=-,(x>0),
不妨设φ(x)=2ax2-x+1(x>0),
则关于x的方程2ax2-x+1=0的判别式△=1-8a,
当a≥时,△≤0,φ(x)≥0,故f′(x)≤0,
∴函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,
当0<a<时,△>0,方程f′(x)=0有两个不相等的正根x1,x2,
不妨设x1<x2,则当x∈(0,x1)及x∈(x2,+∞)时f′(x)<0,
当x∈(x1,x2)时,f′(x)>0,f(x)不是单调函数,
综上,a的范围是[,+∞),
(2)由(1)知当且仅当a∈(0,)时f(x)有极小值x1 和极大值x2,
且x1,x2是方程的两个正根,则x1+x2=,x1 x2=
,
∴f(x1)+f(x2)=(x1+x2)-a[-2x1 x2]-(lnx1+lnx2)
=,
令g(a)=lna++ln2+1,
当a∈(0,)时,g′(a)=
<0,
∴g(a)在(0,)内单调递减,
故g(a)>g()=3-2ln2,
∴f(x1)+f(x2)>3-2ln2.
解析
解:(1)∵f′(x)=-,(x>0),
不妨设φ(x)=2ax2-x+1(x>0),
则关于x的方程2ax2-x+1=0的判别式△=1-8a,
当a≥时,△≤0,φ(x)≥0,故f′(x)≤0,
∴函数f(x)在(0,+∞)上单调递减,
当0<a<时,△>0,方程f′(x)=0有两个不相等的正根x1,x2,
不妨设x1<x2,则当x∈(0,x1)及x∈(x2,+∞)时f′(x)<0,
当x∈(x1,x2)时,f′(x)>0,f(x)不是单调函数,
综上,a的范围是[,+∞),
(2)由(1)知当且仅当a∈(0,)时f(x)有极小值x1 和极大值x2,
且x1,x2是方程的两个正根,则x1+x2=,x1 x2=
,
∴f(x1)+f(x2)=(x1+x2)-a[-2x1 x2]-(lnx1+lnx2)
=,
令g(a)=lna++ln2+1,
当a∈(0,)时,g′(a)=
<0,
∴g(a)在(0,)内单调递减,
故g(a)>g()=3-2ln2,
∴f(x1)+f(x2)>3-2ln2.
已知函数f(x)=lnx+ax-a2x2(a∈R).
(I)若x=1是函数y=f(x)的极值点,求a的值;
(II)求函数f(x)的单调区间.
正确答案
解:(I)因为f(x)=lnx+ax-a2x2其定义域为(0,+∞),
所以
∵x=1是函数y=f(x)的极值点
∴f′(1)=0
∴1+a-2a2=0
∴或a=1
经检验,或a=1时,x=1是函数y=f(x)的极值点
(II)
若,∴函数的单调递增区间为(0,+∞)
若a≠0,令,∴
当a>0时,函数在区间,f′(x)>0,函数为增函数;在区间
,f′(x)<0,函数为减函数
∴函数的单调递增区间为,函数的单调递减区间为
当a<0时,函数在区间,f′(x)>0,函数为增函数;在区间
,f′(x)<0,函数为减函数
∴函数的单调递增区间为,函数的单调递减区间为
解析
解:(I)因为f(x)=lnx+ax-a2x2其定义域为(0,+∞),
所以
∵x=1是函数y=f(x)的极值点
∴f′(1)=0
∴1+a-2a2=0
∴或a=1
经检验,或a=1时,x=1是函数y=f(x)的极值点
(II)
若,∴函数的单调递增区间为(0,+∞)
若a≠0,令,∴
当a>0时,函数在区间,f′(x)>0,函数为增函数;在区间
,f′(x)<0,函数为减函数
∴函数的单调递增区间为,函数的单调递减区间为
当a<0时,函数在区间,f′(x)>0,函数为增函数;在区间
,f′(x)<0,函数为减函数
∴函数的单调递增区间为,函数的单调递减区间为
已知函数f(x)=+x+1有两个极值点,则实数a的取值范围是______.
正确答案
(-∞,-1)∪(1,+∞)
解析
解:函数f(x)=+x+1的导数f′(x)=x2+2ax+1
由于函数f(x)有两个极值点,
则方程f′(x)=0有两个不相等的实数根,
即有△=4a2-4>0,解得,a>1或a<-1.
故答案为:(-∞,-1)∪(1,+∞)
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